CN109907834A - 一种具有3d功能的机器人外视镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有3D功能的机器人外视镜，一种具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：包括机械主体、设于所述机械主体上的摄像系统、用于显示所述摄像系统采集的图像的显示装置；所述摄像系统包括3D成像系统，所述的3D成像系统包括3D术野摄像设备、3D主机；所述显示装置包括具备3D图像显示模式的3D显示器；所述3D术野摄像设备采集的图像经所述3D主机处理后输送至所述3D显示器显示。该机器人外视镜其能够在手术过程中便捷地获取术野、病灶、细胞三维影像，给医生提供手术诊断时的立体感受，帮助医生清晰地观察到术处的病变情况、准确地判断病灶的性质进而帮助医生在现场实时做出精确的治疗手术方案。

Description

一种具有3D功能的机器人外视镜

技术领域

本发明医疗器械领域技术领域，具体涉及一种具有3D功能的机器人外视镜。

背景技术

目前在各类临床开放性手术中，通常需要凭借医生经验或利用各种侵入式的医疗诊断方式来对患者病症进行诊断，一方面，侵入式的诊断方法其诊断过程中常常对患者带来痛苦与不适；另一方面，目前常用的诊断方法还存在检测精度较低、诊断效率不高等缺点。

再者，目前用于诊断设备大多采用的是二维成像，其相较于三维成像而言，由于视觉较为单一，被观察组织缺乏立体感，使得不能立体地反映出整个手术区域的立体全貌，进而导致在一定程度上限制了医生对病灶的性质判断以及后续手术治疗的开展。

而且，目前的诊断设备大多只能用于术前/术后的检查与诊断，但对于手术过程中，却没有配套的诊断设备。使得手术视野不够精准直观，既不便于手术操作，也使得当手术过程出现的病变情况或怀疑病，常需要暂停手术过程重新等待分析结果，而无法迅速准确地判断病灶性质。既增加了病人痛苦，又增加了手术风险。

因此，为了提高诊断效率和诊断精度，减少患者痛苦，有必要让医生能轻易获得术野或病灶处组织的直观且立体的高清扫描图像，以帮助医生准确地判断病灶的性质，现场实时做出精确的治疗手术方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术之不足，本发明提供了一种具有3D功能的机器人外视镜，其能够在手术过程中便捷地获取术野、病灶、细胞三维影像，给医生提供手术诊断时的立体感受，帮助医生清晰地观察到术处的病变情况、准确地判断病灶的性质进而帮助医生在现场实时做出精确的治疗手术方案。

为解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种具有3D功能的机器人外视镜，包括机械主体、设于所述机械主体上的摄像系统、用于显示所述摄像系统采集的图像的显示装置，；

所述摄像系统包括3D成像系统，所述的3D成像系统包括3D术野摄像设备、3D主机，所述显示装置包括具备3D图像显示模式的3D显示器；所述3D术野摄像设备采集的图像经所述3D主机处理后输送至所述3D显示器显示。

进一步的，所述3D术野摄像设备包括两个相互独立的高清光学镜头，两个所述高清光学镜头能够分别对应模拟人左右眼的CCD成像系统，同时采集同一术野的两套图像；两个所述高清光学镜头获取的两套图像经过所述3D主机进行三维图像合成处理后，输出至所述3D显示器。

进一步的，两个所述高清光学镜头分别设置于两台相互独立的摄像设备上，或集成设置于同一摄像设备上。

进一步的，所述高清光学镜头的分辨率至少为1280×720，像素为至少200万，且满足至少10倍的光学变焦。

进一步的，所述3D主机通过数据线连接与所述3D术野摄像设备连接，所述3D主机的输出模式包括

3D眼镜模式和裸眼3D模式；其中，

3D眼镜模式：观察者需配备3D眼镜才能观察到3D显示器上的三维图像；

裸眼3D模式：观察者无需佩戴3D眼镜即可观察到3D显示器上的三维图像。

进一步的，所述3D眼镜包括主动式眼镜或偏振镜，所述3D眼镜模式分为主动3D眼镜模式和被动3D眼镜模式。

进一步的，所述摄像系统还包括场景摄像系统，所述场景摄像系统包括场景摄像头和场景图像处理主机，所述显示装置包括用于场景摄像系统图像显示的场景显示器，所述场景摄像头采集的图像经所述场景图像处理主机后传输至场景显示器上；

所述场景摄像头采用高清的CCD光学系统成像，可以进行360°全景摄像；

所述场景摄像头包括单个的光学镜头、或者是多个光学镜头组成的场景摄像阵列。

进一步的，所述的机械主体包括载体主体、设于所述载体主体上并具有多个转动自由度的机器手臂，所述3D摄像设备设于所述机器臂上；

所述3D主机可同时连接多台所述3D显示器，所述3D显示器包括设于所述载体主体上的第一3D显示器以及若干用于远程显示的第二3D显示器；

所述场景图像处理主机可同时连接多台所述场景显示器，所述场景显示器包括设于所述载体主体上的第一场景显示器以及若干用于远程显示的第二场景显示器。

进一步的，所述载体主体为可移动的工作台车，所述工作台车包括箱体、万向脚轮、设于所述箱体内的小气瓶支架和电源，所述箱体设有后箱门和推拉手柄，所述箱体内还设有抽屉和至少3层隔板，所述的隔板之间的高度位置可以调节。

进一步的，所述载体主体为可平移地吊设在手术室天花板上的吊台，所述吊台包括置物架、立杆、转动臂、吊装部；

所述置物架至少设有3层隔板，所述隔板之间的高度位置可以调节，所述置物架的上端通过所述立杆与所述转动臂的一端；

所述转动臂的另一端与所述转动部铰接，并可相对所述吊装部水平转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的机器人外视镜通过机械主体的协助，可以便捷地操作3D摄像设备对手术处组织进行扫描，获得同一术野下的两幅高清图像；而后通过3D主机由摄像设备传输过来的两幅高清图像进行三维图像合成处理，进而传输至3D显示器上显示。通过3D成像系统将术野或病灶处的三维深度结构的高清扫描图像清晰地呈现在医生眼前、有医生在手术过程中准确地判断病灶的性质，实时快速地做出精确的治疗手术方案。既减轻了病人痛快，又大大地降低了手术风险。

本发明的机器人外视镜通过配置场景摄像装置，可以根据需要对手术环境进行360度全景摄像，并利用显示器将手术场景显示在显示器上，便于手术医生指挥和调配；通过设置多台3D显示器和场景显示器，可以场景摄像装置拍摄的场景传或手术图像送至手术室外，进行远程实时手术指导和教学，为实现远程手术开辟了方向。此外，还可以利用场景摄像装置拍摄手术过程中医生的手法、动作等，以便于后续学术交流和教学。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明实施例1所述的机器人外视镜结构示意图；

图2是本发明实施例2所述的机器人外视镜局部结构示意图；；

图3是本发明所述的机器手臂的结构示意图；

图4本发明实施例1所述的机器人外视镜的俯视图；

图5是本发明实施例3所述的机器人外视镜结构示意图；

图6是3D成像设备对细胞组织断层的扫描效果图。

附图说明：

1、载体主体；11、工作台车；12、吊台；121、置物架；122、立杆；123、转动臂；124、吊装部；2、机器手臂；21、固定座；22、机械臂；23、显像机械手；24、镜头支架；26、显像分臂；3、显示装置；31、第一3D显示器；32、第一场景显示器；4、场景摄像系统；41、场景摄像头；42、场景主机；5、3D成像系统；51、3D术野摄像设备；511、高清光学镜头；52、3D主机；6、3D眼镜；61、主动式眼镜；62、偏振镜；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明公开了一种具有3D功能的机器人外视镜，如图1～5所示，包括机械主体、设于机械主体上的摄像系统、用于显示摄像系统采集的图像的显示装置3；

摄像系统包括3D成像系统5和场景摄像系统4。

的3D成像系统5包括3D术野摄像设备51、3D主机52；；

显示装置3包括具备3D图像显示模式的3D显示器；3D术野摄像设备51采集的图像经3D主机52处理后输送至3D显示器显示。

具体的，3D主机通过数据线(图中未示)连接与3D术野摄像设备51连接。3D主机52连接有操控设备(图中未示)，操控设备可操控3D主机52进行模式控制和开关机操作，操控设备的模式控制包括扫描模式和普通模式；操控设备可以是操作面板、操作键盘或手持操作设备。

3D主机52的输出模式包括3D眼镜模式、裸眼3D模式；

如图1～2所示，3D眼镜6包括主动式眼镜61和偏振镜62。根据3D眼镜6的不同，3D眼镜模式可分为主动3D眼镜模式和被动3D眼镜模式。

其中，主动3D眼镜模式：观察者配备主动式眼镜61观察3D显示器的图像，3D显示器将以普通频率两倍的速度显示图像。在3D显示器显示图像的同时，主动式眼镜61眼镜将遮住左眼或右眼：如屏幕展示左眼图像时，遮住右眼，反之亦然。

被动3D眼镜6模式：观察者配备偏振镜62观察，此时3D显示器会用不同的偏振光同时显示两个图像，根据偏振镜62左右镜片过滤器的偏振光不同，实现让左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像；

裸眼3D模式：观察者无需佩戴3D眼镜6即可观察到3D显示器上的三维图像。

如图1～2所示，3D术野摄像设备51包括两个相互独立的高清光学镜头511，两个高清光学镜头511能够分别对应模拟人左右眼的CCD成像系统，同时采集同一术野的两套图像；两个高清光学镜头511获取的两套图像经过3D主机52进行三维图像合成处理后，输出至3D显示器。

高清光学镜头511的分辨率至少为1280×720，像素为至少200万，且满足至少10倍的光学变焦。

本实施例中，如图1所示，两个高清光学镜头511也可以分别设置于两台相互独立的摄像设备上。

3D主机52可同时电连接多台3D显示器，3D显示器包括设于载体主体上的第一3D显示器31以及若干用于远程显示的第二3D显示器(图中未示)。

3D主机52处理后的三维图像可通过有线或无线方式传输至第二3D显示器上显示。

本发明的机器人外视镜通过机械主体的协助，可以便捷地操作3D摄像设备对手术处组织进行扫描，获得同一术野下的两幅高清图像；而后通过3D主机52由摄像设备传输过来的两幅高清图像进行三维图像合成处理，进而传输至3D显示器上显示。通过3D成像系统5将术野或病灶处的三维深度结构的高清扫描图像清晰地呈现在医生眼前、有医生在手术过程中准确地判断病灶的性质，实时快速地做出精确的治疗手术方案。既减轻了病人痛快，又大大地降低了手术风险。本实施例机器人外视镜的成像结果可参见图6。

在上述实施例中，如图1～5所示，场景摄像系统4包括场景摄像头41和场景图像处理主机42，显示装置3包括用于场景摄像系统4图像显示的场景显示器32，场景摄像头41采集的图像经场景图像处理主机42后传输至场景显示器32上；

具体的，图像处理主机对1个或多个图像进行处理，具有图像整合、图像切换和画面分割以及图像输出功能。

场景摄像头41采用高清的CCD光学系统成像，并采用多镜头全景摄像机系统，可以进行360°全景摄像；

场景摄像头41包括单个的光学镜头、或者是多个光学镜头组成的场景摄像阵列。

场景图像处理主机42可同时连接多台场景显示器，场景显示器包括设于载体主体上的第一场景显示器32以及若干用于远程显示的第二场景显示器(图中未示)。

场景图像处理主机42处理后的图像可通过有线或无线方式传输至第二场景显示器上显示。

本实施例通过设置多台3D显示器和场景显示器，可以场景摄像装置拍摄的场景或手术图像传送至手术室外，进行远程实时手术指导和教学，为实现远程手术开辟了方向。

在上述实施例中，如图1～5所示，的机械主体包括载体主体、设于载体主体上并具有多个转动自由度的机器手臂。

机器手臂2包括固定座21、机械臂21、显像机械手23；场景摄像头41设于机器固定座21与机械臂21的连接位置处。

显像机械手23后端固设在固定座21上，前端安装显示装置3；

机械臂21的后端与固定座21转动连接，前端安装有镜头支架24，镜头支架24的离地高度在850～2400mm。3D摄像设备设置在镜头支架24上。

具体的，机械臂21包括由若干连杆221依次铰接而成，机械臂21可同时实现水平和竖直方向的转动，且连杆221间在水平方向的最大转动角度不小于300°；机械臂21的臂展长度不超过1800mm。该机械臂21至少包括3个关节、5个自由度，机械臂21的每个关节在水平方向旋转至少可达到300°，机械臂21的臂展长度不超过1800mm，机械臂21的上下摆动高度在850—2400mm之间(以手术室水平地面为参考面)。

如图1～2所示，载体主体1为可移动的工作台车11，工作台车11包括箱体、万向脚轮、设于箱体内的小气瓶支架和电源，箱体设有后箱门和推拉手柄，箱体内还设有抽屉和至少3层隔板，的隔板之间的高度位置可以调节。该实施例中，机械手臂的固定座21固设在工作台车11上。

实施例2：

本实施例与实施例1的结构区别如下：

如图2所示，两个高清光学镜头511可以集成设置于同一摄像设备上；

实施例3

本实施与实施例1或实施例2的结构区别如下：

如图5所示，载体主体1为可平移地吊设在手术室天花板上的吊台12，吊台12包括置物架121、立杆122、转动臂123、吊装部124；

置物架121至少设有3层隔板，隔板之间的高度位置可以调节，置物架121的上端通过立杆122与转动臂123的一端；

转动臂123的另一端与转动部铰接，并可相对吊装部124水平转动。

其中，机械手臂的固定座21以与吊装部124相同或相近地方式可平移地吊装在天花板上。其显像机械手23通过显像分臂26固定在固定座21上，显像分臂26有5个但不限于5个自由度，带动显示器以合适角度方向显示。

本发明所述的具有3D功能的机器人外视镜的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：包括机械主体、设于所述机械主体上的摄像系统、用于显示所述摄像系统采集的图像的显示装置；

所述摄像系统包括3D成像系统，所述的3D成像系统包括3D术野摄像设备、3D主机；

所述显示装置包括具备3D图像显示模式的3D显示器；所述3D术野摄像设备采集的图像经所述3D主机处理后输送至所述3D显示器显示。

2.根据权利要求1所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述3D术野摄像设备包括两个相互独立的高清光学镜头，两个所述高清光学镜头能够分别对应模拟人左右眼的CCD成像系统，同时采集同一术野的两套图像；两个所述高清光学镜头获取的两套图像经过所述3D主机进行三维图像合成处理后，输出至所述3D显示器。

3.根据权利要求2所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：两个所述高清光学镜头分别设置于两台相互独立的摄像设备上，或集成设置于同一摄像设备上。

4.根据权利要求2所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：

所述高清光学镜头的分辨率至少为1280×720，像素为至少200万，且满足至少10倍的光学变焦。

5.根据权利要求1所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述3D主机通过数据线连接与所述3D术野摄像设备连接，所述3D主机的输出模式包括3D眼镜模式和裸眼3D模式；其中，

3D眼镜模式：观察者需配备3D眼镜才能观察到3D显示器上的三维图像；

裸眼3D模式：观察者无需佩戴3D眼镜即可观察到3D显示器上的三维图像。

6.根据权利要求5所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述3D眼镜包括主动式眼镜或偏振镜，所述3D眼镜模式分为主动3D眼镜模式和被动3D眼镜模式。

7.根据权利要求1所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：

所述摄像系统还包括场景摄像系统，所述场景摄像系统包括场景摄像头和场景图像处理主机，所述显示装置包括用于场景摄像系统图像显示的场景显示器，所述场景摄像头采集的图像经所述场景图像处理主机后传输至场景显示器上；

所述场景摄像头采用高清的CCD光学系统成像，可以进行360°全景摄像；

所述场景摄像头包括单个的光学镜头、或者是多个光学镜头组成的场景摄像阵列。

8.根据权利要求7所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述的机械主体包括载体主体、设于所述载体主体上并具有多个转动自由度的机器手臂，所述3D摄像设备设于所述机器臂上；

所述3D主机可同时连接多台所述3D显示器，所述3D显示器包括设于所述载体主体上的第一3D显示器以及若干用于远程显示的第二3D显示器；

所述场景图像处理主机可同时连接多台所述场景显示器，所述场景显示器包括设于所述载体主体上的第一场景显示器以及若干用于远程显示的第二场景显示器。

9.根据权利要求1所述的具有3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述载体主体为可移动的工作台车，所述工作台车包括箱体、万向脚轮、设于所述箱体内的小气瓶支架和电源，所述箱体设有后箱门和推拉手柄，所述箱体内还设有抽屉和至少3层隔板，所述的隔板之间的高度位置可以调节。

10.根据权利要求1所述的3D功能的机器人外视镜，其特征在于：所述载体主体为可平移地吊设在手术室天花板上的吊台，所述吊台包括置物架、立杆、转动臂、吊装部；

所述置物架至少设有3层隔板，所述隔板之间的高度位置可以调节，所述置物架的上端通过所述立杆与所述转动臂的一端；

所述转动臂的另一端与所述转动部铰接，并可相对所述吊装部水平转动。